Procesory są coraz gorętsze. Branża znalazła rozwiązanie godne jubilera

Rosnąca wydajność układów AI ma swoją cenę, a jest nią coraz większa ilość generowanego ciepła. Producenci chipów szukają więc nowych sposobów na poprawę chłodzenia, a jednym z najbardziej obiecujących materiałów okazuje się… diament. 

Firma Diamond Foundry ogłosiła właśnie przełom, który może przybliżyć wykorzystanie tego niezwykłego surowca w produkcji półprzewodników. Udało jej się stworzyć pierwszy na świecie 200-milimetrowy wafel z monokrystalicznego diamentu.

Diament zamiast miedzi? To może być przełom w chłodzeniu

Nie jest tajemnicą, że diamenty mają wyjątkowe właściwości termiczne. Ich przewodność cieplna jest szacowana na co najmniej pięciokrotnie wyższą niż w przypadku miedzi, która od lat pozostaje jednym z podstawowych materiałów wykorzystywanych do odprowadzania ciepła. Co więcej, diament zachowuje właściwości izolatora elektrycznego, co czyni go szczególnie interesującym kandydatem do zastosowań w zaawansowanej elektronice.

Producenci chipów szukają więc nowych sposobów na poprawę chłodzenia, a jednym z najbardziej obiecujących materiałów okazuje się… diament. 

Kluczowe jest jednak to, że Diamond Foundry nie stworzyło zwykłego syntetycznego kamienia, ale wysokiej jakości monokryształ (SCD). W przeciwieństwie do materiałów polikrystalicznych, taka struktura pozwala wykorzystać pełny potencjał diamentu w przewodzeniu ciepła. W praktyce może to oznaczać skuteczniejsze rozpraszanie energii i ograniczenie lokalnych przegrzań, które stają się coraz większym problemem w potężnych akceleratorach AI.

Firma pokazała również wykres sugerujący, że przed 2030 rokiem możliwe będzie opracowanie wafli o średnicy 300 mm, czyli odpowiadających rozmiarom wykorzystywanym w najnowocześniejszych procesach produkcji chipów. Trzeba jednak ostudzić nieco entuzjazm, ponieważ zaprezentowana próbka nie została jeszcze wypolerowana i wymaga dalszej obróbki, zanim będzie mogła trafić do fabryk półprzewodników.

Wyścig o diamentowe chłodzenie już trwa

Diamond Foundry podkreśla, że osiągnięcie to jest efektem ponad dekady prac setek inżynierów i naukowców. Nie jest to zresztą jedyna firma, która dostrzegła potencjał syntetycznych diamentów. Akash Systems otrzymało w 2024 roku 18,2 mln dolarów wsparcia z amerykańskiego programu CHIPS Act na rozwój azotku galu połączonego z syntetycznym diamentem. Z kolei De Beers pracuje nad kompozytem diamentowo-miedzianym, a Frore Systems rozwija chłodzenie cieczą z wykorzystaniem diamentowych elementów.

Wygląda więc na to, że diamenty mogą wkrótce znaleźć znacznie bardziej praktyczne zastosowanie niż zdobienie biżuterii. A biorąc pod uwagę apetyt energetyczny współczesnych układów AI, branża półprzewodników zdecydowanie potrzebuje takich materiałów.